炮打国网B站视频，电网人一定要懂电：频繁开关空调耗电是因为启动电流大吗？

上周国网的B站账户发布了一则“科普”视频，老调重弹地宣传了一下不要频繁开关空调的的事，就暂且不提视频画面是AI生成的，文章也是一股AI味^[1]。问题在于事实错误，频繁开关空调的损耗主要来源于制冷系统而不是电气系统。同时，本文还将试着抛砖引玉地解释一下多频繁才算“频繁启动”。

这也是互联网上经久不息，广为流传的老说法了，但这个说法只对了一点点，而且只对老式定频空调成立^[2]。非变频交流电机启动瞬间的启动电流确实很大，往往达到3-7倍额定电流。但是过程非常短，一两秒之内就能降至接近额定电流。也就是启动功率很大但持续时间极短，多消耗的电能相当于以额定功率运行几秒。启动电流主要影响的是电网配电容量和供电压降，而不是用户电费。

普通人不了解这一点情有可原，但是电网人不知道这一点就不可理喻的。只要学过电机学^[3]就知道启动电流的简易公式是稳态分量+暂态分量：可以发现暂态电流即使很大但会以指数变化快速减少。按一般空调的时间常数τ，大电流只会持续几个工频周期。即使什么都没学过，但是认真看过空调工作过程的人都能发现，空调启动几秒后就进入了稳态。再结合初中二年级学过的W=P×T，也能意识到启动耗电很小。

私以为，这个视频暴露出某些官方宣传账号的两个问题。一是滥用AI的同时无条件信任AI，AI辅助创作无可厚非甚至对于提高效率来说很有必要，但是应该做到大胆提问小心使用，仔细检查事实错误。二是，缺乏审查与复核。像我所在的单位，虽然宣传人员完全不太懂技术，但是拍摄时都会询问镜头中有没有错误或违规行为，制作后也有技术领导看一遍。

好，以上是大字报部分，下面是科普部分，试着讲讲启动中真正耗能的制冷系统及其原因。

启停过程的低效来自于制冷系统的暂态过程。原因包括但不限于：蒸发器温度还没降下来、制冷剂重新分布、冷凝器压力未稳定、压缩机效率未稳定。换言之，电机已经按额定电功率工作，但制冷系统还未达到额定制冷功率，导致制冷系数COP下降。定性分析后，通过定量分析每一次启停浪费的制冷量，我们就能回答多频繁才能算频繁。

工程上普遍发现制冷系数COP启动后的变化接近一阶系响应，启动时间常数τ约40~60秒，远大于电机启动的τ 在40~60秒以后，已经恢复了约63%。工程上认为恢复95%算达到稳态，需要约3τ，也就是大约三分钟。与电机的暂态过程一样，一开始制冷量较低之后升高。假设τ=60s，对前三分钟积分可得到达稳态前的平均制冷效率

带入进入稳态的时间3τ=180s，可以得到一次启动损失≈1分钟的制冷量。不过这样算有一些误差。一是高估了，因为变频空调启动时功率不会立刻达到额定功率，压缩机也不会立刻满负荷运转，损失量会略少。而是低估了，因为没考虑停机时浪费的制冷量。因此总体上定频空调一次启动的等效损失通常约0.5～2分钟的制冷量，这明显远远高于了上文电机启动消耗的电量。但是，如果把损失量与整个启停周期对比，就显得相对较小了。比如开一次20分钟，损失比2.5%~10%，开一次一小时，损失比就只有0.8%~3.3%。

因此工程上不用“每启动一次耗多少电”描述，而采用循环退化系数 Cd （cyclic degradation）来描述整个运行周期效率的影响。但这个说起来就复杂一些，而且无论是启停时损失的制冷量还是循环退化系数，基本只对定频空调有意义。因为它不像变频空调那样可以通过调节频率进而调节转速和功率，定频空调只有全开和全关的状态，需要通过开关循环来控制温度，所以需要研究启停带来的损耗与应对方法，这也就是为什么关于Cd的研究集中在上个世纪。

除了制冷量的损耗，启停空调还会造成机械损耗，对电机来说，启动的大电流可能会造成过热，略微降低绕组绝缘与寿命。对于所有运动部件来说，启动时需要重新建立润滑油膜，期间也会造成非常轻微但会累计的损失。

总之，变频空调没有必要通过启停控制温度，定频空调虽然通过启停控制温度，但是会将损失控制在较小范围内。而且二者通过控制器就能完成这一切，没必要人手动干预，真想省电调高温度就行。